用于密實圓礫層或砂礫層中沉井工程的助沉施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及沉井工程領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種用于密實圓礫層或砂礫層中沉井工程的施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]沉井是井筒狀的結(jié)構(gòu)物，它是以井內(nèi)挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到設(shè)計標(biāo)高，然后經(jīng)過混凝土封底并填塞井孔，使其成為橋梁墩臺(水栗房、頂管工作井)或其它結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)；其在市政工程和其他建設(shè)工程施工中得到了極為廣泛地應(yīng)用，該項施工技術(shù)已逐漸趨于成熟。但是，在密實圓礫層或砂礫層地質(zhì)條件下沉井施工中，極易遇到沉井下沉緩慢甚至不沉的施工難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的問題是在密實圓礫層或砂礫層地質(zhì)條件下沉井施工中，極易遇到沉井下沉緩慢甚至不沉的施工難題。
[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0005]一種用于密實圓礫層或砂礫層中沉井工程的助沉施工方法包括下列步驟:
[0006](a)計算沉井刃腳以上沉井入土部分深度LI和刃腳部分所改善的圓礫層面積比例 X0Z0 ；
[0007](b)根據(jù)L1、X%，確定旋噴所需深度、旋噴所需半徑、旋噴所需間距；根據(jù)下列要求選擇高壓旋噴粧機(jī)并設(shè)置粧的位置，旋噴所需深度=粧長，旋噴所需半徑=粧徑，旋噴所需間距=粧間距；
[0008](c)高壓旋噴粧機(jī)連接的鉆機(jī)就位鉆孔插管后進(jìn)行高壓噴射水作業(yè)使孔徑內(nèi)土體形成流動、散狀的土體；
[0009](d)沉井內(nèi)挖土，使沉井通過自重擠土下沉。
[0010]具體地，步驟(a)的具體實現(xiàn)過程為:
[0011](al)根據(jù)公式⑴計算沉井通過自重下沉所要達(dá)到的臨界摩阻力f_;
[0012]f 臨界=G/K(I)
[0013]式中，f臨界一臨界摩阻力(KN/m2);
[0014]G—沉井自重(KN)；
[0015]K—為下沉安全系數(shù)，其取值范圍為1.15?1.25 ;
[0016](a2)根據(jù)公式(2)和步驟(al)中公式(I)計算沉井周壁邊被旋噴水打散的圓礫面積A改善；
[0017]fmmm.(As-Ais* )/As+f細(xì)礫.A改善 /As= f 臨界⑵
[0018]式中，f_s—為硬質(zhì)圓礫層的單位面積摩阻力，已知；
[0019]As—為沉井周壁面積，已知；
[0020]—為硬質(zhì)圓礫打散后的單位面積摩阻力，已知；
[0021]f臨界一為臨界摩阻力，可以根據(jù)公式⑴計算得出，已知；
[0022]Ais* 為沉井周壁邊被旋噴打散的圓爍面積，未知；
[0023](a3)計算刃腳以上沉井入土部分深度LI和刃腳部分所改善的圓礫層面積比例x% ;刃腳高度h為已知；
[0024]fh= f 散圓礫.+f圓礫層.(1~X% )(3)
[0025]式中，fh—為刃角高度范圍內(nèi)對應(yīng)土體的臨界摩擦力；
[0026]經(jīng)改善后上下為不同的土層，代入土層平均摩阻力通過加權(quán)平均公式f =Σ qiV Σ Ii1，有
[0027][f散圓礫.L1+;!^.h] / (Li+h) = f臨界⑷
[0028]將公式(3)代入(4)可得:
[0029]f散圓礫.L1+!^散圓礫.X% +f圓礫層.(1~X% )].h = f臨界.(Li+h)(5)
[0030]旋噴至助沉段刃腳底時，整個改善面積與沉井下沉深度之間有如下關(guān)系式:
[0031]A改善=L1.L周長 +h.X%.L周長(6)
[0032]公式(6)中，L.為沉井周長，已知，Agw已計算得知；公式(5)、(6)中的h為沉井刃腳高度，已知；
[0033]故解公式(5)與(6)組成的二元一次方程，可得出L1、X%的值；
[0034]具體地，步驟(b)的具體實現(xiàn)過程為:粧長=Ll+h，在粧長一定的情況，選定粧徑、粧間距，通過試噴實驗驗證此粧長、粧徑、粧間距是否能達(dá)到計算出的L1、X%，是，則此粧長、粧徑、粧間距為正確選擇，否，則重新選擇粧徑、粧間距至能達(dá)到計算出的L1、X%。
[0035]具體地，步驟(C)的具體實現(xiàn)過程為:
[0036](Cl)鉆機(jī)就位后進(jìn)行水平、垂直校正，以保證孔心位置與沉井內(nèi)壁之間距離在20 ?30cm 內(nèi)；
[0037](c2)調(diào)整鉆機(jī)的鉆架的角度，使其打出孔的垂直度偏差范圍彡1.5% ;
[0038](c3)鉆孔至沉井刃腳設(shè)計標(biāo)高，打管，高壓噴射注水；
[0039](c4)鉆機(jī)的鉆桿上下擾動，切削土體；
[0040](c5)重復(fù)步驟(c3)和(c4)至鉆孔的冒漿量小于注漿量20%時停止，此時土體得到充分切割。
[0041]具體地，鉆機(jī)的鉆桿的旋轉(zhuǎn)和提升必須連續(xù)不中斷，保持轉(zhuǎn)速和提升速度不變，拆卸鉆桿時要保持鉆桿有0.1m以上搭接長度。
[0042]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0043](I)本發(fā)明中通過高壓旋噴水旋噴旋轉(zhuǎn)切削刃腳范圍內(nèi)的土體，降低硬質(zhì)圓礫層所占的百分比例，減少土體摩阻力，使沉井通過自身重力順利下沉。
[0044](2)本發(fā)明和傳統(tǒng)沉井下沉施工相比，通過控制高壓旋噴粧機(jī)的粧長、粧徑、粧間距，降低土體對井壁的摩阻力，確保沉井的順利下沉，徹底解決沉井下沉緩慢甚至不沉的問題，以及采取其它助沉措施的風(fēng)險，保證施工的質(zhì)量。
[0045](3)高壓噴水打碎圓礫層、對土體進(jìn)行攪拌，產(chǎn)生一定的膨潤泥漿達(dá)到松動土層、形成潤滑井壁減阻效果，提高施工效率，使沉井順利下沉，增加施工進(jìn)度。
[0046](4)本發(fā)明和觸變泥漿助沉工藝相比，不受場地限制，無堆載，避免導(dǎo)孔觸變泥漿帶來的安全、質(zhì)量、環(huán)保帶來的隱患；且工藝簡單，節(jié)約了施工成本。
【附圖說明】
[0047]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0048]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，本發(fā)明的實施方式包括但不限于下列實施例。
[0049]實施例
[0050]如圖1所示，用于密實圓礫層或砂礫層中沉井工程的助沉施工方法是通過高壓旋噴水旋噴旋轉(zhuǎn)切削刃腳范圍內(nèi)的土體，降低硬質(zhì)圓礫層所占的百分比例，減少土體摩阻力，使沉井通過自身重力下沉，其包括下列步驟:
[0051]1.1根據(jù)公式⑴計算沉井通過自重下沉所要達(dá)到的臨界摩阻力;
[0052]f 臨界=G/K(I)
[0053]式中，f臨界一臨界摩阻力(KN/m2);
[0054]G—沉井自重(KN)；
[0055]K—為下沉安全系數(shù)，其取值范圍為1.15?1.25，本實施例K值取1.25 ；
[0056]1.2根據(jù)公式(2)和步驟(a)中公式(I)計算沉井周壁邊被旋噴水打散的圓礫面積A改善;
[0057]f圓礫層.(As-A改善)/As+f散圓礫.A改善/As= f臨界(2)
[0058]式中，f—為硬質(zhì)圓礫層的單位面積摩阻力，已知；
[0059]As—為沉井周壁面積，已知；
[0060]—為硬質(zhì)圓礫打散后的單位面積摩阻力，根據(jù)經(jīng)驗(或?qū)嶒?可確定，已知；
[0061]f臨界一為臨界摩阻力，可以根據(jù)公式⑴計算得出，已知；
[0062]Ais* 為沉井周壁邊被旋噴打散的圓爍面積，未知；
[0063]1.3計算刃腳以上沉井入土部分深度LI和刃腳部分所改善的圓礫層面積比例x% ;刃腳高度為h為已知；
[0064]fh= f 散圓礫.+f圓礫層.(1~X% )(3)
[0065]式中，fh—為刃角高度范圍內(nèi)對應(yīng)土體的臨界摩擦力；
[0066]經(jīng)改善后上下為不同的土層，代入土層平均摩阻力通過加權(quán)平均公式f =Σ qiV Σ Ii1，有
[0067][f散圓礫.L1+;!^.h] / (Li+h) = f臨界⑷
[0068]將公式⑶代入⑷可得:
[0069]f散圓礫.L1+!^散圓礫.X% +f圓礫層.(1~X% )].h = f臨界.(Li+h)(5)
[0070]旋噴至助沉段刃腳底時，整個改善面積與沉井下沉深度之間有如下關(guān)系式:
[0071]A改善=L1.L周長 +h.X%.L周長(6)
[0072]公式(6)中，L周長為沉井周長，已知，A改善已計算得知；公式(5)、出)中的h為沉井刃腳高度，已知；
[0073]故解公式(5)與(6)組成的二元一次方程，可得出L1、X%的值；
[0074]1.7根據(jù)L1、X%，確定旋噴所需深度、旋噴所需半徑、旋噴所需間距；根據(jù)下列要求選擇高壓旋噴粧機(jī)并設(shè)置粧的位置，旋噴所需深